DE19733174A1

DE19733174A1 - Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter

Info

Publication number: DE19733174A1
Application number: DE19733174A
Authority: DE
Inventors: Joachim Alfred Hahn; Hartmut Ripper
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter mit folgenden Merkmalen:
Es ist eine optoelektronische Umwandlungseinheit zur Umwandlung von optischen in elektronische Signale beziehungsweise zur Umwandlung von elektronischen in optische Signale vorgesehen; die Umwandlungseinheit weist mindestens einen elektrischen Anschluß zur Verbindung mit einem elektrischen oder elektronischen Bauteil auf einer Leiterplatte auf und weist mindestens eine optisch aktive Fläche zur Ankopplung am Ende des Lichtwellenleiters auf.

In optischen Übertragungssystemen ist es bekannt, Lichtwellenleiter oder optische Fasern an optoelektronische Umwandlungseinheiten anzukoppeln. Eine optoelektronische Umwandlungseinheit ist meistens doppelt ausgeführt und weist ein erstes optoelektronisches Element zur Umwandlung von optischen in elektronische Signale und ein zweites optoelektronisches Element zur Umwandlung von elektronischen in optische Signale auf. Die optoelektronischen Elemente sind als Sendeelement beziehungsweise als Empfangselement ausgelegt. An jedes optoelektronische Element ist jeweils ein elektrischer Anschluß zur Verbindung mit einem elektrischen oder elektronischen Bauteil auf einer Leiterplatte angeordnet. An jedem optoelektronische Element wird ein Lichtwellenleiter oder eine optische Faser angekoppelt. Zur Ankopplung am Ende eines Lichtwellenleiters weist jedes optoelektronische Element eine optisch aktive Fläche auf. Um die oft empfindliche optische aktive Flächen vor Beschädigung und Verschmutzung zu schützen, sind die optisch aktiven Flächen in Vertiefungen in der optoelektronischen Umwandlungseinheit angeordnet. Durch die Anordnung in einer Vertiefung wird auch der Zutritt von Fremdlicht verhindert. Oft sind die optoelektronischen Umwandlungseinheiten in weiteren schützenden Umgehäusen angeordnet. Die ebenso empfindlichen Enden des Lichtwellenleiters werden vor Beschädigung und Verschmutzung geschützt durch die Einfassung in Hülsen, die im optischen Steckverbinderteil federnd und koaxial beweglich angeordnet sind. Oft wird auch das Ende des optischen Steckverbinderteils mit einer Schutzkappe abgedeckt. Solche Schutzkappen sind nicht fest mit dem optischen Steckverbinderteil verbunden und gehen oft verloren. Das Ende des Lichtwellenleiters kann auch geschützt werden durch die Anordnung in einer Hülse mit einer Vertiefung, ähnlich wie die Vertiefung der optoelektronischen Umwandlungseinheit. Eine solche Anordnung kann nicht leicht mit einer Umwandlungseinheit mit einer Vertiefung gekoppelt werden.

Es stellt sich daher die Aufgabe der Erfindung, eine Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter anzugeben, wobei die optisch aktiven Flächen von bestehenden optischen Steckverbinderteilen und optoelektronischen Umwandlungseinheiten besser vor Beschädigung und Verschmutzung geschützt sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter mit folgenden Merkmalen: Es ist eine optoelektronische Umwandlungseinheit zur Umwandlung von optischen in elektronische Signale beziehungsweise zur Umwandlung von elektronischen in optische Signale vorgesehen, die Umwandlungseinheit weist mindestens einen elektrischen Anschluß zur Verbindung mit einem elektrischen oder elektronischen Bauteil auf einer Leiterplatte auf und weist mindestens eine optisch aktive Fläche zur Ankopplung am Enden des Lichtwellenleiters auf; zur Weiterleitung der optischen Signale von der Umwandlungseinheit zum Lichtwellenleiter beziehungsweise vom Lichtwellenleiter zur Umwandlungseinheit ist zwischen der optisch aktiven Fläche der Umwandlungseinheit und dem Ende des Lichtwellenleiters eine Kupplungseinheit angeordnet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Es ist von Vorteil, daß die Kupplungseinheiten zusammen mit bestehenden optoelektronischen Umwandlungseinheiten vormontiert und ausgeliefert werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß die Kupplungseinheit eine im wesentlichen senkrecht zur Steckrichtung angeordnete Grundplatte und mindestens drei im wesentlichen senkrecht zur Grundplatte angeordnete Seitenwände aufweist die mit der Grundplatte eine die Umwandlungseinheit im wesentlichen umschließende Aufnahme bilden.

Es ist auch von Vorteil, daß die Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter gut vor Zutritt von Fremdlicht abgeschirmt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß die Kupplungseinheit zumindest auf den der optisch aktiven Fläche zugewandten Seiten metallisierte Oberflächen aufweist, oder daß die Kupplungseinheit als Metalldruckgußteil ausgebildet ist.

Es ist weiter von Vorteil, daß die Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter eine hohe Präzision in der Steckrichtung aufweist. Dies wird dadurch erreicht, daß die Kupplungseinheit an den Seitenwänden Mittel zur Verrastung mit komplementären Mitteln zur Verrastung einer Umwandlungseinheit aufweist und daß die Kupplungseinheit Mittel zur Fixierung an der Leiterplatte aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Kupplungseinheit von Fig. 1,

Fig. 3 eine Sicht auf die der Umwandlungseinheit zugewandte Seite des Kupplungsteils von Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Kupplungsteils von Fig. 2 und

Fig. 5 eine Sicht auf die Oberseite des Kupplungsteils von Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter teilweise geschnitten entlang der Längsrichtung dargestellt. In Fig. 1 ist eine optoelektronische Umwandlungseinheit 1 mit einem elektrischen Anschluß 2 zur Verbindung mit einem elektrischen oder elektronischen Bauteil auf einer Leiterplatte 3 dargestellt. Die optoelektronische Umwandlungseinheit 1 kann als Sende- oder als Empfangseinheit ausgelegt sein. Normalerweise werden eine Sende- und eine Empfangseinheit zu einer optoelektronischen Umwandlungseinheit zusammengefaßt. Zur besseren Übersichtlichkeit ist nur ein Element dargestellt. Die optoelektronische Umwandlungseinheit weist in einer Vertiefung 4 eine optisch aktive Fläche 5 zur optischen Ankopplung am Ende eines Lichtwellenleiters auf. Senkrecht zur Leiterplatte 3 ist ein Lichtwellenleiter 6 in einem Steckverbinderteil schematisch dargestellt. Der Lichtwellenleiter 6 besteht aus einer optischen Faser oder einem Faserbündel 8 in einem optisch abschirmenden Mantel 9. Das Ende 10 des Lichtwellenleiters 8 ist in einer koaxialen Hülse 11 innerhalb des Steckverbinderteils 7 beweglich gelagert. Die Bewegung der Hülse 11 wird abgefedert durch eine Feder 12. Die Hülse 11 ist aus einem optisch durchlässigen Material hergestellt und weist in einer Vertiefung 13 eine optisch aktive Fläche 14 auf. Zur Weiterleitung der optischen Signale von der Umwandlungseinheit 1 zum Lichtwellenleiter 6 beziehungsweise vom Lichtwellenleiter 6 zur Umwandlungseinheit 1 ist zwischen der optisch aktiven Fläche 5 der Umwandlungseinheit 1 und dem Ende 10 des Lichtwellenleiters 6 eine Kupplungseinheit 15 angeordnet. Die Kupplungseinheit 15 besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte 16 und mindestens drei im wesentlichen senkrecht zur Grundplatte 16 angeordneten Seitenwände 17, 18, die mit der Grundplatte 16 eine Aufnahme 19 für die Umwandlungseinheit 1 bilden. Die Aufnahme 19 ist derart ausgebildet, daß die Umwandlungseinheit 1 im wesentlichen umschlossen und aufgenommen wird. In der Grundplatte 16 der Kupplungseinheit 15 ist ein Lichtwellenleiterabschnitt 20 angeordnet. Der Lichtwellenleiterabschnitt 20 ist derart senkrecht zur Grundplatte 16 angeordnet, daß eine erste stirnseitige Endfläche 21 des Lichtwellenleiterabschnitts 20 an die optisch aktive Fläche 5 der optoelektronischen Umwandlungseinheit 1 ankoppelbar angeordnet ist und daß die zweite stirnseitige Endfläche 22 des Lichtwellenleiterabschnitts an die Stirnfläche 10 des Lichtwellenleiters 6 ankoppelbar angeordnet ist. Die Grundplatte 16 der Kupplungseinheit 15 weist ein Durchgangsrohr 23 zur Aufnahme des Lichtwellenleiterabschnitts 20 auf. Das Rohr ist senkrecht durch die Grundplatte 16 hindurch angeordnet. Zur Fixierung des Lichtwellenleiterabschnitts 20 im Durchgangsrohr 23 weist die Innenseite des Durchgangsrohrs 23 Mittel 24 zur Fixierung des Lichtwellenleiterabschnitts 20 auf. Die Mittel 24 zur Fixierung des Lichtwellenleiterabschnitts 20 sind hier dargestellt als Krallen, die am Umfang des Lichtwellenleiterabschnitts 20 in die optische Abschirmung eingreifen. Hiermit wird erreicht, daß der Lichtwellenleiterabschnitt 20 in der Kupplungseinheit 15 positioniert und festgehalten wird. Der Lichtwellenleiterabschnitt 20 wird so an einer Bewegung in der Längsrichtung des Lichtwellenleiterabschnitts 20 gehindert. Die Kupplungseinheit 15 weist an den Seitenwänden 18 Mittel 25 zur Verrastung mit komplementären Mitteln 26 zur Verrastung der Umwandlungseinheit 1 auf. Die optoelektronische Umwandlungseinheit 1 weist hierzu oft auf der Außenseite eine umlaufende Schulter 26 auf, die mit den Mitteln 25 zur Verrastung zusammenwirkt. Die Kupplungseinheit 15 weist am Ende der Seitenwände 18 einen parallel zur Leiterplatte 3 angeordneten umlaufenden Rand auf, der eine Auflage 27 für die Kupplungseinheit 15 auf der Leiterplatte 3 bildet. Die Kupplungseinheit 15 weist in der Steckrichtung weitere Mittel 28 zur Fixierung der Kupplungseinheit 15 an der Leiterplatte 3 auf. Mit den Mitteln 28 zur Fixierung an der Leiterplatte 3 wird eine gute Ausrichtung der Kupplungseinheit 15 zur Leiterplatte 3 erreicht. Auf der Seite der Vertiefung 4 der Umwandlungseinheit 1 weist die Außenseite des Durchgangsrohrs 23 Steuerflächen 29 auf, zur Zentrierung der Kupplungseinheit 15 gegenüber der optisch aktiven Fläche der Umwandlungseinheit 1.

Durch das Zusammenspiel der Steuerflächen 29 mit der Umwandlungseinheit 1 und durch die umschließende Aufnahme der Umwandlungseinheit 1 in die Aufnahme 19 der Kupplungseinheit 15 und durch die Anordnung von Mitteln 25, 26 zur Verrastung wird dem Umwandlungseinheit 1 innerhalb der Aufnahme 19 zentriert festgehalten. Durch die Mitteln 28 zur Fixierung an der Leiterplatte 3 wird die so gebildete Verbindung von Kupplungsteil 15 und Umwandlungsteil 1 optimal zur Leiterplatte ausgerichtet und festgehalten.

In den Fig. 2, 3, 4 und 5 ist die Kupplungseinheit 15 nochmals einzeln, ohne optoelektronische Umwandlungseinheit 1 und ohne Lichtwellenleiterabschnitt 20, dargestellt. In Fig. 2 ist ersichtlich, wie die Seitenwände 18 mehrere Mittel 25 zur Verrastung mit der Umwandlungseinheit 1 aufweisen. In Fig. 2 ist auch die Ausbildung des Durchgangsrohrs 23 ersichtlich und der Mittel 28 zur Fixierung an der Leiterplatte 3.

In Fig. 3 ist die Kupplungseinheit 15 mit Sicht auf die Aufnahme 19 ohne Umwandlungseinheit 1 dargestellt. Hier ist ersichtlich, wie die Seitenwände 17, 18 einen umlaufenden Rand 27 aufweisen, zur Abstützung der Kupplungseinheit 15 auf der Leiterplatte 3.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der Kupplungseinheit 15 mit Sicht auf die Mittel 28 zur Fixierung an der Leiterplatte 3.

Fig. 5 zeigt eine Kupplungseinheit 15 mit Sicht auf die Oberseite der Grundplatte 16 der Kupplungseinheit 15. In der Grundplatte 16 sind Öffnungen 30 dargestellt, die beim Spritzgußverfahren zur Entformung der Mittel 25 zur Verrastung an den Seitenwänden 17, 18 notwendig sind. Jede Kupplungseinheit 15 nimmt jeweils zwei optoelektronische Elemente, ein Sende- und ein Empfangselement, auf.

Bei der Herstellung werden zuerst die optoelektronischen Sende- und Empfangselementen in die Kupplungseinheit 15 eingerastet und positioniert. Anschließend wird der Lichtwellenleiterabschnitt 20 in das Durchgangsrohr eingebracht und fixiert. Die so entstandene Verbindung von Umwandlungseinheit 1 und Kupplungseinheit 15 wird auf der Leiterplatte 3 ausgerichtet und fixiert. Der elektrische Anschluß 2 wird mit einem elektrischen oder elektronischen Bauteil auf der Leiterplatte 3 verbunden. Mit der so entstandenen Verbindung von Kupplungseinheit 15 und Verbindungseinheit 1 werden Lichtwellenleiter 6 in bekannter Weise verbunden. Die Anordnung kann weiter vor Verschmutzung und Beschädigung geschützt werden durch ein nicht dargestelltes Umgehäuse. Die Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter mit der Kupplungseinheit 15 wird verwendet zur Verbindung von bestehenden Umwandlungseinheiten 1 mit bestehenden Lichtwellenleitern 6 oder optischen Fasern oder Faserbündeln, beispielsweise im Automobilbau.

Claims

1. Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter mit folgenden Merkmalen:

a) es ist eine optoelektronische Umwandlungseinheit (1) zur Umwandlung von optischen in elektronische Signale beziehungsweise zur Umwandlung von elektronischen in optische Signale vorgesehen,
b) die Umwandlungseinheit (1) weist mindestens einen elektrischen Anschluß (2) zur Verbindung mit einem elektrischen oder elektronischen Bauteil auf einer Leiterplatte (3) auf und weist mindestens eine optisch aktive Fläche (5) zur Ankopplung am Ende des Lichtwellen leiters (6) auf,
dadurch gekennzeichnet, daß
c) zur Weiterleitung der optischen Signale von der Umwandlungseinheit (1) zum Lichtwellenleiter (6) beziehungsweise vom Lichtwellenleiter (6) zur Umwandlungs einheit (1) zwischen der optisch aktiven Fläche (5) der Umwandlungseinheit (1) und dem Ende des Lichtwellenleiters (6) eine Kupplungseinheit (15) angeordnet ist.

2. Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungs einheit (15) eine im wesentlichen senkrecht zur Steck richtung angeordnete Grundplatte (16) und mindestens drei im wesentlichen senkrecht zur Grundplatte (16) angeordnete Seitenwände (17, 18) aufweist, die mit der Grundplatte (16) eine die Umwandlungseinheit (1) im wesentlichen umschließende Aufnahme (19) bilden.

3. Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Grundplatte (16) der Kupplungseinheit (15) ein Lichtwellen leiterabschnitt (20) derart senkrecht zur Grundplatte (16) angeordnet ist, daß eine erste stirnseitige Endfläche (21) des Lichtwellenleiterabschnitts (20) an die optisch aktive Fläche (5) der optoelektronischen Umwandlungseinheit (1) ankoppelbar angeordnet ist und daß die zweite stirnseitige Endfläche (22) des Lichtwellenleiterabschnitts (20) an das Ende (10) des Lichtwellenleiters (6) ankoppelbar angeordnet ist.

4. Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kupplungseinheit (15) durch die Grundplatte (16) hindurch ein Durchgangsrohr (23) zur Aufnahme des Lichtwellenleiter abschnitts (20) ausgebildet ist.

5. Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinheit (15) auf der Innenseite des Durchgangs rohrs (23) Mittel (24) zur Fixierung des Lichtwellenleiter abschnitts (20) aufweist.

6. Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinheit (15) auf der Außenseite des Durchgangs rohrs (23) benachbart zur Umwandlungseinheit (1) Steuer flächen (29) zur Zentrierung der Kupplungseinheit (15) gegenüber der optisch aktiven Fläche (5) der Umwandlungs einheit (1) aufweist.

7. Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinheit (15) an den Seitenwänden (17, 18) Mittel (25) zur Verrastung mit komplementären Verrastungsmitteln (26) der Umwandlungseinheit (1) aufweist.

8. Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinheit (15) Mittel (28) zur Fixierung an der Leiterplatte (3) aufweist.

9. Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (15, 18) einen parallel zur Leiterplatte (3) angeordneten umlaufenden Rand aufweisen, der eine Auflage (27) für die Kupplungseinheit (15) auf der Leiterplatte (3) bildet.

10. Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinheit (15) zumindest auf den der optisch aktiven Fläche (5) zugewandten Seiten metallisierte Oberflächen aufweist.

11. Steckverbinderanordnung für Lichtwellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinheit (15) als Metalldruckgußteil ausgebildet ist.